监视装置和具有监视装置的装置的制作方法

1.本发明涉及监视装置和具有监视装置的装置。


背景技术：

2.专利文献1公开了收纳电机的真空泵。根据其内容，电机的旋转轴由一对轴承固定。旋转翼设置于旋转轴，电机使旋转翼旋转，从而作为泵发挥功能。当轴承的滚珠劣化时，轴承振动。根据该文献，在轴承的固有振动数的旋转速度域中，通过使该轴承的振动衰减，从而真空泵能减少主轴的倾斜或轴向的位置偏移。
3.为了进行这种真空泵的预维护，可考虑装配搭载有传感器单元的监视装置。真空泵一般通过脚部固定于地面或基台。该真空泵主体或脚部的大多数是由铸件形成的。
4.专利文献1：日本特开2000-74080号公报
5.然而，将监视装置装配到真空泵等振动源是不容易的。详细地说，由于铸件的表面有凹凸，因此难以可靠地固定监视装置。当固定不稳定时，除振动源之外，还发生监视装置本身振动的噪声振动，无法进行准确的计测。也就是说，要求能将监视装置可靠地固定于振动源并能精度良好地检测振动发生源的振动的结构。


技术实现要素：

6.监视装置装配于振动发生源，检测由所述振动发生源产生的振动，所述监视装置具备：传感器单元，包含惯性传感器；板，设置有所述传感器单元；间隔件，与所述振动发生源抵接；以及螺钉，构成为在按顺序重叠有所述间隔件、所述板、所述传感器单元的状态下，装配于所述振动发生源，所述间隔件比所述板柔软。
7.装置具备：可动体；箱体，收纳所述可动体；以及上述任意一项中记载的所述监视装置，装配于所述箱体。
附图说明
8.图1是示出第一实施方式所涉及的真空泵的构成的概略立体图。
9.图2是示出真空泵的内部结构的示意侧视截面图。
10.图3是示出真空泵的内部结构的示意俯视截面图。
11.图4是示出向第一脚部设置监视装置的设置例的主要部位示意侧视图。
12.图5是示出向第一脚部设置监视装置的设置例的主要部位示意侧视截面图。
13.图6是比较例的真空泵的振动测定图谱。
14.图7是第一实施方式所涉及的真空泵的振动测定图谱。
15.图8是用于说明间歇驱动时的振动测定值的偏差的图。
16.图9是用于说明反复进行监视装置的装卸时振动测定值的偏差的图。
17.图10是示出向第一脚部设置监视装置的设置例的主要部位示意俯视图。
18.图11是示出向第二实施方式所涉及的第一脚部设置监视装置的设置例的主要部
位示意侧视图。
19.图12是示出向第三实施方式所涉及的第一脚部设置监视装置的设置例的主要部位示意俯视图。
20.图13是示出向第四实施方式所涉及的第一脚部设置监视装置的设置例的主要部位示意俯视图。
21.图14是示出向第五实施方式所涉及的第一脚部设置监视装置的设置例的主要部位示意俯视图。
22.图15是示出向第六实施方式所涉及的第一脚部设置监视装置的设置例的主要部位示意俯视图。
23.附图标记说明
24.1、33、38、43、48、53
…
作为振动发生源和装置的真空泵；13b
…
作为端部的第二端；13
…
作为脚部和振动发生源的第一脚部；15、34、39、44、49、55
…
监视装置；16
…
传感器单元；16a
…
重心；17、57
…
板；17b
…
作为边的第一边；17c
…
作为边的第二边；17d
…
作为边的第三边；18
…
作为螺钉的螺栓；19
…
作为可动体的泵转子；27、35、40、45、50、56
…
间隔件；27b、35b
…
作为端部的第一端；28
…
作为传感器单元与板接触的区域的第一区域；29
…
作为间隔件与振动发生源接触的区域的第二区域；40b、45b、50b
…
作为边的第五边；40c、45c、50c
…
作为边的第六边；40d、45d、50d
…
作为边的第七边；50e
…
作为端部的第八边；56e
…
作为边的第八边；57a
…
作为贯通孔的第一贯通孔。
具体实施方式
25.第一实施方式
26.在本实施方式中，对监视装置和装配有该监视装置的真空泵的特征性例子进行说明。如图1所示，作为振动发生源和装置的真空泵1设置于基台2上。真空泵1是截面形状为大致长圆的柱状。将真空泵1的长边方向设为x方向。将长圆的长轴方向设为y方向，将长圆的短轴方向设为z方向。
27.真空泵1具备箱体3。箱体3具备从-x方向侧向 x方向侧配置的电机壳体4、连接部5、泵壳体6以及齿轮壳体7。在连接部5和泵壳体6之间配置第一侧壁8。在泵壳体6和齿轮壳体7之间配置第二侧壁9。
28.吸气管11连接于泵壳体6的 z方向侧的面。排气管12连接于泵壳体6的-z方向侧的面。
29.连接部5在基台2侧具备作为脚部和振动发生源的第一脚部13和第二脚部。第一脚部13配置于-y方向侧，第二脚部配置于 y方向侧。齿轮壳体7在基台2侧具备第三脚部14和第四脚部。第三脚部14配置于-y方向侧，第四脚部配置于 y方向侧。箱体3具备第一脚部13。真空泵1具备监视装置15。监视装置15装配于第一脚部13。监视装置15检测由真空泵1产生的振动。
30.监视装置15具备检测第一脚部13的振动的传感器单元16。传感器单元16包含惯性传感器。监视装置15还具备设置有传感器单元16的板17。监视装置15还具备作为将板17装配于第一脚部13的螺钉的螺栓18。第一脚部13是真空泵1的一部分，作为振动发生源而作用于传感器单元16。并不限定当传感器单元16检测正交的3轴方向的振动时的传感器单元16
的姿势。监视装置15既可以输出振动的波形，也可以根据振动的振幅来输出警告信号。
31.在图2和图3中说明真空泵1的内部结构。图2是从-y方向观察时的图。图3是从 z方向观察时的图。在图中，省略了第一脚部13和监视装置15。真空泵1具备作为移送气体的2个可动体的泵转子19和使2个泵转子19旋转的2个电机21。泵转子19配置于泵壳体6的内部。
32.2个泵转子19分别固定于2个旋转轴22。2个旋转轴22分别由第一轴承23和第二轴承24支撑并且能旋转。2个电机21与各自的旋转轴22的一端连结。电机21构成为使2个泵转子19相互向相反方向同步旋转。旋转轴22的另一端固定有2个定时齿轮25。该定时齿轮25是为了在失去了2个电机21的同步旋转的情况下确保2个泵转子19的同步旋转而设置的。
33.泵壳体6被第一侧壁8和第二侧壁9夹着。泵转子19配置于由泵壳体6、第一侧壁8以及第二侧壁9构成的泵室26内。
34.吸气管11侧的第一轴承23固定于第一侧壁8，并配置于连接部5内。电机21配置于连接部5所固定的电机壳体4内。排气管12侧的第二轴承24固定于第二侧壁9。定时齿轮25和第二轴承24配置在齿轮壳体7内。第一轴承23和第二轴承24通过泵转子19的旋转而振动。第一轴承23和第二轴承24的振动经由第一侧壁8、第二侧壁9传递到箱体3和第一脚部13。
35.如图4所示，监视装置15具备与第一脚部13抵接的间隔件27。在按顺序层叠有间隔件27、板17、传感器单元16的状态下，传感器单元16通过螺栓18装配于第一脚部13。间隔件27比板17柔软。
36.如图5所示，板17具备第一贯通孔17a。间隔件27具备第二贯通孔27a。第一脚部13具备第三贯通孔13a。基台2具备形成有内螺钉的螺钉孔2a。螺栓18将第一贯通孔17a、第二贯通孔27a以及第三贯通孔13a贯通并与螺钉孔2a螺合。因而，螺栓18能对间隔件27施加大的力。除螺栓18以外，也可以使螺杆与螺母螺合来代替使用螺栓18。
37.根据该构成，第一脚部13和板17隔着间隔件27由螺栓18固定。间隔件27通过螺栓18按压到第一脚部13。间隔件27比板17柔软，因此在第一脚部13的表面有凹凸时，板17也与第一脚部13的表面贴紧。因而，第一脚部13的振动能可靠地经由间隔件27和板17传递到传感器单元16。其结果是，监视装置15能精度良好地检测真空泵1的振动。此外，振动发生源的主体是第一轴承23和第二轴承24，但通过第一轴承23和第二轴承24振动的箱体3、第一脚部13也成为监视装置15的振动发生源。
38.间隔件27的材质是维氏硬度为50以上且150以下的金属。详细地说，优选间隔件27的材质是黄铜。优选板17的材质是布氏硬度为150以上165以下的铝合金。在本实施方式中，例如板17的材质使用了a7075。优选板17的x方向的长度是板17的厚度的5.5倍以下。监视装置15能抑制板17的振动。
39.根据该构成，间隔件27的维氏硬度是50以上，因此，间隔件27能抑制第一脚部13的振动的衰减并将该振动向板17传递。铸铁的维氏硬度是160以上180以下。间隔件27的维氏硬度是150以下，因此，当第一脚部13的材质为铸铁时，也能使间隔件27与第一脚部13的表面贴紧。
40.黄铜的维氏硬度是50以上100以下。因而，间隔件27能抑制第一脚部13的振动的衰减并将该振动向板17传递。进而，监视装置15能使间隔件27与第一脚部13的表面贴紧，能精度良好地检测振动。
41.图6是在没有间隔件27的状态下传感器单元16检测出真空泵1的振动时的功率图
谱。图7是在有间隔件27的状态下传感器单元16检测出真空泵1的振动时的功率图谱。图6和图7的横轴是频率，纵轴示出振动的强度。当对图6和图7进行比较时，在400hz以上500hz以下的期间，没有间隔件27时比有间隔件27时的振动的功率大。
42.在图6的500hz以下和400hz～500hz之间，示出在第一脚部13和板17之间产生成为噪声的振动。通过在第一脚部13和板17之间夹着间隔件27，在第一脚部13和板17之间不产生振动，因此，如图7所示，可减少噪声成分。
43.图8示出对真空泵1间歇驱动了10次时每次振动的有效值。将10个数据中的有效值的最大值与最小值之差设为r值。没有间隔件27时的r值是44.16。有间隔件27时的r值是24.46。
44.将10个数据中的有效值的标准偏差设为σ。没有间隔件27时的6σ是62.63。有间隔件27时的6σ是40.21。这样，通过在第一脚部13和板17之间夹着间隔件27，监视装置15能减小振动的有效值的偏差。
45.图9示出将传感器单元16装拆10次且每次装拆对真空泵1进行了驱动时的各次振动的有效值。无间隔件27时的r值是116.7。有间隔件27时的r值是40.5。无间隔件27时的6σ是257.7。有间隔件27时的6σ是73.4。这样，通过在第一脚部13和板17之间夹着间隔件27，能提高将监视装置15从第一脚部13装拆时测定值的再现性。
46.有时将1个传感器单元16替代为多个真空泵1来检测振动。通过在第一脚部13和板17之间夹着间隔件27，监视装置15能提高测定值的可靠性。
47.如图10所示，当俯视板17时传感器单元16与板17接触的第一区域28和间隔件27与第一脚部13接触的第二区域29不重叠。第一区域28和第二区域29是图10的施加有影线的区域。第一区域28是传感器单元16与板17重叠的部分。第二区域29是间隔件27与第一脚部13重叠的部分。俯视板17时是指从与板17的平面正交的方向观察。在图10中示出从 z方向侧观察的情况。
48.根据该构成，板17的一部分与间隔件27重叠。因而，当将监视装置15设置于第一脚部13的场所与板17相比较窄时，也能将监视装置15设置于第一脚部13。
49.当俯视板17时，作为间隔件27的传感器单元16侧的端部的第一端27b与作为第一脚部13的传感器单元16侧的端部的第二端13b相同。
50.根据该构成，板17的第一贯通孔17a由螺栓18固定。板17为悬臂梁，传感器单元16侧是自由端。传感器单元16侧的间隔件27的第一端27b与第一脚部13的第二端13b相同。与间隔件27从第一脚部13的第二端13b凹陷时相比，板17从第一端27b突出的长度较短，因此，能抑制板17的振动。
51.这样，真空泵1具备泵转子19、收纳泵转子19的箱体3、以及装配于箱体3的监视装置15。
52.根据该构成，当泵转子19运转时，真空泵1振动。上述监视装置15能精度良好地检测振动，因此，真空泵1能设为具备能精度良好地检测振动的监视装置15的装置。操作者能参照监视装置15的输出来确认第一轴承23或者第二轴承24的劣化程度。
53.箱体3具备第一脚部13，监视装置15装配于第一脚部13。根据该构成，监视装置15装配于第一脚部13。第一脚部13有用于将真空泵1固定于基台2或地面等的第三贯通孔13a。操作者能使用该第三贯通孔13a和螺栓18将监视装置15容易地设置于真空泵1。
54.第二实施方式
55.本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，间隔件27的形状是不同的。如图11所示，作为振动发生源和装置的真空泵33具备第一脚部13。监视装置34配置于第一脚部13。在按顺序重叠有间隔件35、板17、传感器单元16的状态下，监视装置34通过螺栓18装配于第一脚部13。
56.当俯视板17时，作为间隔件35的传感器单元16侧的端部的第一端35b从第一脚部13的传感器单元16侧的第二端13b向传感器单元16侧突出。
57.根据该构成，板17的第一贯通孔17a由螺栓18固定。板17为悬臂梁，传感器单元16侧是自由端。传感器单元16侧的间隔件35的第一端35b从与第一脚部13接触的区域的第二端13b突出，因此，与间隔件35从第一脚部13的第二端13b凹陷时相比，板17从第一端35b突出的长度较短，因此，能抑制板17的振动。
58.第三实施方式
59.本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，间隔件27的形状是不同的。如图12所示，作为振动发生源和装置的真空泵38具备第一脚部13。监视装置39配置于第一脚部13。在按顺序重叠有间隔件40、板17、传感器单元16的状态下，监视装置39通过螺栓18装配于第一脚部13。
60.板17和间隔件40分别是四边形。当俯视板17时，间隔件40的传感器单元16侧以外的边与板17的边重叠。详细地说，在传感器单元16的 y方向侧，作为板17的边的第一边17b与作为间隔件40的边的第五边40b重叠。在传感器单元16的 x方向侧，作为板17的边的第二边17c与作为间隔件40的边的第六边40c重叠。在传感器单元16的-y方向侧，作为板17的边的第三边17d与作为间隔件40的边的第七边40d重叠。
61.根据该构成，板17的第一贯通孔17a由螺栓18固定。板17为悬臂梁，传感器单元16侧以外的板17也振动。传感器单元16侧以外的间隔件40的边与板17的边相同，因此，与间隔件40从板17的端凹陷时相比，更能抑制板17的振动。
62.第四实施方式
63.本实施方式与第三实施方式的不同之处在于，间隔件40的形状是不同的。如图13所示，作为振动发生源和装置的真空泵43具备第一脚部13。监视装置44配置于第一脚部13。在按顺序重叠有间隔件45、板17、传感器单元16的状态下，监视装置44通过螺栓18装配于第一脚部13。
64.板17和间隔件45分别是四边形。当俯视板17时，间隔件45的传感器单元16侧以外的边从板17的边向外侧突出。详细地说，在传感器单元16的 y方向侧，作为间隔件45的边的第五边45b从板17的第一边17b突出。在传感器单元16的 x方向侧，作为间隔件45的边的第六边45c从板17的第二边17c突出。在传感器单元16的-y方向侧，作为间隔件45的边的第七边45d从板17的第三边17d突出。
65.根据该构成，板17的第一贯通孔17a由螺栓18固定。板17为悬臂梁，传感器单元16侧以外的板17也振动。传感器单元16侧以外的间隔件45的边从板17的边向外侧突出，因此，与间隔件45从板17的端凹陷时相比，更能抑制板17的振动。
66.第五实施方式
67.本实施方式与第四实施方式的不同之处在于，间隔件45的形状是不同的。如图14
所示，作为振动发生源和装置的真空泵48具备第一脚部13。监视装置49配置于第一脚部13。在按顺序重叠有间隔件50、板17、传感器单元16的状态下，监视装置49通过螺栓18装配于第一脚部13。
68.板17和间隔件50分别是四边形。当俯视板17时，间隔件50的传感器单元16侧以外的边从板17的边向外侧突出。详细地说，在传感器单元16的 y方向侧，作为间隔件50的边的第五边50b从板17的第一边17b突出。在传感器单元16的 x方向侧，作为间隔件50的边的第六边50c从板17的第二边17c突出。在传感器单元16的-y方向侧，作为间隔件50的边的第七边50d从板17的第三边17d突出。
69.当俯视板17时，作为间隔件50的传感器单元16侧的端部的第八边50e从第一脚部13的传感器单元16侧的第二端13b向传感器单元16侧突出。
70.根据该构成，板17的第一贯通孔17a由螺栓18固定。板17为悬臂梁，传感器单元16侧以外的板17也振动。传感器单元16侧以外的间隔件50的边从板17的边向外侧突出，因此，与间隔件50从板17的端部凹陷时相比，更能抑制板17的振动。传感器单元16侧的间隔件50的第八边50e从第一脚部13的第二端13b向传感器单元16侧突出，因此，与间隔件50从第一脚部13的第二端13b凹陷时相比，更能抑制板17的振动。
71.第六实施方式
72.本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，螺栓18与传感器单元16的对置位置是不同的。如图15所示，作为振动发生源和装置的真空泵53具备第一脚部54。监视装置55配置于第一脚部54。在按顺序重叠有间隔件56、板57、传感器单元16的状态下，监视装置55通过螺栓18装配于第一脚部54。板57具备作为贯通孔的第一贯通孔57a。间隔件56具备第二贯通孔56a。第一脚部54具备第三贯通孔54a。螺栓18将第一贯通孔57a、第二贯通孔56a以及第三贯通孔54a贯通并与基台2的螺钉孔2a螺合。
73.间隔件56是四边形。当俯视板57时，传感器单元16位于与间隔件56的传感器单元16侧的边即作为边的第八边56e正交并穿过板57的第一贯通孔57a的虚拟线58上。详细地说，虚拟线58穿过第一贯通孔57a的中心。根据该构成，能抑制板57以虚拟线58为轴旋转并扭曲的模式的振动。
74.传感器单元16的重心16a位于虚拟线58上。根据该构成，能抑制板57以虚拟线58为轴旋转并扭曲的模式的振动。
75.第七实施方式
76.在第一实施方式中，间隔件27的材质是金属。间隔件27的材质可以是洛氏硬度为40以上且120以下的塑料。根据该构成，洛氏硬度是40以上，因此，间隔件27能抑制第一脚部13的振动的衰减并向板17传递。洛氏硬度为120以下，因此，能容易得到塑料材料。
77.优选间隔件27的材质是单体浇铸尼龙(monomer cast nylon)、聚甲醛树脂或者聚醚醚酮树脂中的任意一者。根据该构成，间隔件27的材质是耐热性塑料，当第一脚部13的温度变高时，间隔件27也能抑制第一脚部13的振动的衰减并向板17传递。
78.第八实施方式
79.在第一实施方式中，监视装置15设置于第一脚部13。监视装置15也可以设置于箱体3、第一侧壁8、第二侧壁9、吸气管11或者排气管12。此时，监视装置15也能精度良好地检测真空泵1的振动。
80.第九实施方式
81.在第一实施方式中，在按顺序重叠有间隔件27、板17、传感器单元16的状态下，通过螺栓18装配于第一脚部13。当装配于第一脚部13以外的箱体3时，在从箱体3侧起按顺序重叠有间隔件27、板17、传感器单元16的状态下，也可以通过螺栓18装配于箱体3。重叠的方向可以是 z方向、-z方向、 x方向、-x方向、 y方向、-y方向中的任意一者，并不限定方向
82.第十实施方式
83.在第一实施方式中，监视装置15设置于真空泵1。监视装置15也可以设置于三维打印机、机器人等具有可动部的装置。监视装置15能精度良好地检测装置的振动。作为振动发生源和装置例示了真空泵1，但其种类没有特别限定，振动发生源和装置例如可以是液压泵、水泵等具有旋转机构的各种装置。